JP5184154B2 - Flowmeter - Google Patents

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JP5184154B2 JP2008063177A JP2008063177A JP5184154B2 JP 5184154 B2 JP5184154 B2 JP 5184154B2 JP 2008063177 A JP2008063177 A JP 2008063177A JP 2008063177 A JP2008063177 A JP 2008063177A JP 5184154 B2 JP5184154 B2 JP 5184154B2
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Description

本発明は流量計に係り、特に被測流体の流量に応じて回転するロータの回転数を磁気的に検出するピックアップを用いて検出するよう構成された流量計に関する。   The present invention relates to a flow meter, and more particularly to a flow meter configured to detect a rotational speed of a rotor that rotates in accordance with a flow rate of a fluid to be measured using a pickup that magnetically detects the rotational speed.

例えば、タービン式流量計では、ハブの外周に複数の羽根を有する羽根車(ロータ)を流路中に回転自在に支持し、流路を流れる被測流体の流量に応じた羽根車の回転に伴う磁気変化をピックアップにより検出することで流量計測を行うように構成されている(例えば、特許文献1参照)。   For example, in a turbine-type flow meter, an impeller (rotor) having a plurality of blades on the outer periphery of a hub is rotatably supported in a flow path, and the impeller rotates according to the flow rate of a fluid to be measured flowing through the flow path. The flow rate measurement is performed by detecting the accompanying magnetic change with a pickup (see, for example, Patent Document 1).

この種のタービン式流量計に用いられる回転検出手段としては、ピックアップコイルが用いられている。タービン式流量計では、ピックアップコイルを羽根車の外周に対向する流量計本体に設け、磁性材料により形成された羽根車の羽根がピックアップコイルの磁界を横切ることによって磁気回路の磁気抵抗を変化させて誘起電圧を生じさせることで、検出パルスが生成される。   A pickup coil is used as a rotation detecting means used in this type of turbine flow meter. In a turbine-type flow meter, a pickup coil is provided in the flow meter body facing the outer periphery of the impeller, and the impeller blades made of magnetic material change the magnetic resistance of the magnetic circuit by crossing the magnetic field of the pickup coil. A detection pulse is generated by generating an induced voltage.

そして、流量計の演算部では、ピックアップコイルから出力された検出信号から得た流量パルスをカウントし、この単位時間当たりのカウント値から瞬時流量及び積算流量を求めている。
特開2003−166861号公報
Then, the calculation unit of the flow meter counts the flow rate pulse obtained from the detection signal output from the pickup coil, and obtains the instantaneous flow rate and the integrated flow rate from the count value per unit time.
Japanese Patent Laid-Open No. 2003-166861

上記のようにピックアップを用いて羽根車の回転を検出する流量計においては、ピックアップより出力される検出信号の電圧値が被測流体の流量の大きさに応じて大きくなる。このため、ピックアップより出力された検出信号の信号波形が所定の閾値以上のとき流量パルスを生成する方式では、流量計の異常を適確に検出するには、例えば、ノイズの影響を排除するために閾値を高く設定すると、小流量時にピックアップより出力される電圧値が閾値を下回ってしまう結果、小流量の計測が行えないといった問題が生じる。   As described above, in the flowmeter that detects the rotation of the impeller using the pickup, the voltage value of the detection signal output from the pickup increases according to the flow rate of the fluid to be measured. For this reason, in the method of generating a flow pulse when the signal waveform of the detection signal output from the pickup is equal to or greater than a predetermined threshold, in order to accurately detect an abnormality in the flow meter, for example, to eliminate the influence of noise If the threshold value is set high, the voltage value output from the pickup at a small flow rate falls below the threshold value, resulting in a problem that the small flow rate cannot be measured.

また、小流量の計測が行えるように閾値を小さく設定した場合には、検出信号に重畳されたノイズも信号として検出されてしまうことになり、異常を速やかに検出できず、異常が発生した状態で流量を誤計測してしまうおそれがある。   In addition, when the threshold is set small so that small flow rate can be measured, the noise superimposed on the detection signal will also be detected as a signal, and the abnormality cannot be detected quickly and the abnormality has occurred There is a risk that the flow rate will be measured incorrectly.

そこで、本発明は上記事情に鑑み、上記課題を解決した流量計を提供することを目的とする。   Therefore, in view of the above circumstances, an object of the present invention is to provide a flow meter that solves the above problems.

上記課題を解決するため、本発明は以下のような手段を有する。   In order to solve the above problems, the present invention has the following means.

本発明は、流路内を流れる被測流体の流量に応じて回転し磁性材により形成されたロータと、
前記ロータが回転する領域に磁界を形成すると共に、前記ロータの回転に伴う磁気変化を検出し、検出信号を出力するピックアップと、
前記ピックアップより出力された検出信号から前記流路内を流れる被測流体の流量を演算する流量演算手段とを備えてなる流量計において、
前記ピックアップより出力される検出信号の電圧値を検出する電圧検出手段と、
前記電圧検出手段により検出された電圧値に基づいて得られた前記検出信号の最小電圧値または最大電圧値から基本波形の周期を演算する周期演算手段と、
前記電圧検出手段により検出された電圧値に基づいて得られたノイズ成分の周波数を算出するノイズ成分周波数演算手段と、
前記ノイズ成分の周波数が所定の異常判断値より大きい場合には前記検出信号の計測波形を前記基本波形の周波数と当該計測波形の波高値より求めた正弦波形に補正する補正手段と、
を備え、
前記流量演算手段は、前記ノイズ成分周波数演算手段により算出された前記ノイズ成分の周波数が所定の異常判断値以下の場合には前記検出信号に基づき前記流路内を流れる被測流体の流量を計測することにより、上記課題を解決するものである。
The present invention includes a rotor formed of a magnetic material that rotates according to a flow rate of a fluid to be measured flowing in a flow path,
A pickup that forms a magnetic field in a region where the rotor rotates, detects a magnetic change accompanying the rotation of the rotor, and outputs a detection signal;
In a flowmeter comprising flow rate calculation means for calculating the flow rate of the fluid to be measured flowing in the flow path from the detection signal output from the pickup,
Voltage detection means for detecting a voltage value of a detection signal output from the pickup;
Period calculating means for calculating the period of the basic waveform from the minimum voltage value or the maximum voltage value of the detection signal obtained based on the voltage value detected by the voltage detecting means;
Noise component frequency calculation means for calculating the frequency of the noise component obtained based on the voltage value detected by the voltage detection means;
When the frequency of the noise component is larger than a predetermined abnormality judgment value, a correction means for correcting the measurement waveform of the detection signal to a sine waveform obtained from the frequency of the basic waveform and the peak value of the measurement waveform;
With
The flow rate calculation means measures the flow rate of the fluid to be measured flowing in the flow path based on the detection signal when the frequency of the noise component calculated by the noise component frequency calculation means is equal to or less than a predetermined abnormality determination value. the Rukoto to be measured, is intended to solve the above problems.

本発明によれば、ノイズ成分周波数演算手段により算出されたノイズ成分の周波数が所定の異常判断値以下の場合には検出信号に基づき流路内を流れる被測流体の流量を計測し、また、ノイズ成分の周波数が所定の異常判断値より大きい場合には、検出信号の計測波形を基本波形の周波数と当該計測波形の波高値より求めた正弦波形に補正するため、検出信号に重畳されたノイズの影響を受けず、流量計測可能範囲を低流量域から高流量域まで広く拡大することが可能になる。 According to the present invention, when the frequency of the noise component calculated by the noise component frequency calculating means is equal to or less than a predetermined abnormality determination value, the flow rate of the fluid to be measured flowing in the flow path is measured based on the detection signal, When the frequency of the noise component is greater than the predetermined abnormality judgment value, the noise superimposed on the detection signal is used to correct the measurement waveform of the detection signal to the sine waveform obtained from the frequency of the basic waveform and the peak value of the measurement waveform. It is possible to expand the flow rate measurable range widely from the low flow rate range to the high flow rate range.

以下、図面を参照して本発明を実施するための最良の形態について説明する。   The best mode for carrying out the present invention will be described below with reference to the drawings.

図1は本発明になるタービン式流量計の一実施例を示す図であり、(A)はタービン式流量計の縦断面図、(B)は流路内の圧力分布図である。図1(A)に示されるように、タービン式流量計10は、メータ本体12の内部に形成された流路14内に羽根車(ロータ)16を回転自在に設けてなる。羽根車16は、流路14の中心に支持された回転軸18に挿通されて回転可能に支持されており、流路14内を流れる被測流体の流量に比例した回転数で回転する。   FIG. 1 is a view showing an embodiment of a turbine type flow meter according to the present invention, wherein (A) is a longitudinal sectional view of the turbine type flow meter, and (B) is a pressure distribution diagram in a flow path. As shown in FIG. 1A, the turbine type flow meter 10 is configured by rotatably providing an impeller (rotor) 16 in a flow path 14 formed in the meter body 12. The impeller 16 is inserted into a rotation shaft 18 supported at the center of the flow path 14 and is rotatably supported. The impeller 16 rotates at a rotational speed proportional to the flow rate of the fluid to be measured flowing in the flow path 14.

回転軸18の両端は、流路14内に嵌合された軸支持部材20,22により保持されている。そして、回転軸18には、羽根車16の上流側に位置する上流側コーン24と、羽根車16の下流側に位置する下流側コーン26と、上流側コーン24と下流側コーン26との間に介在する円筒軸28とが挿通されている。   Both ends of the rotary shaft 18 are held by shaft support members 20 and 22 fitted in the flow path 14. The rotating shaft 18 includes an upstream cone 24 positioned on the upstream side of the impeller 16, a downstream cone 26 positioned on the downstream side of the impeller 16, and between the upstream cone 24 and the downstream cone 26. And a cylindrical shaft 28 interposed therethrough.

羽根車16は、ハブ30の外周に磁性材料により形成された複数の羽根(ブレード)32が一定間隔で放射状に設けられており、且つハブ30の中心には円筒軸28の外周に摺動可能に嵌合する軸受部材34が一体的に設けられている。また、羽根車16のハブ30は、軸方向の厚さTが上流側コーン24と下流側コーン26との間隔Lよりも小さくなっている(T<L)。   The impeller 16 is provided with a plurality of blades (blades) 32 made of a magnetic material radially on the outer periphery of the hub 30 and is slidable on the outer periphery of the cylindrical shaft 28 at the center of the hub 30. A bearing member 34 is integrally provided. The hub 30 of the impeller 16 has an axial thickness T that is smaller than the distance L between the upstream cone 24 and the downstream cone 26 (T <L).

従って、羽根車16は、ハブ30の上下流端面30a,30bが、上流側コーン24,下流側コーン26と隙間S=(L−T)/2を介して対向するように支持されることにより、上流側コーン24及び下流側コーン26と接触しないフローティング状態に支持される。   Accordingly, the impeller 16 is supported such that the upstream and downstream end surfaces 30a and 30b of the hub 30 are opposed to the upstream cone 24 and the downstream cone 26 via the gap S = (LT) / 2. , And are supported in a floating state not in contact with the upstream cone 24 and the downstream cone 26.

このため、羽根車16は、軸受部材34が円筒軸28によりフローティング状態に回転自在に支持され、且つ上記隙間S分だけ円筒軸28の軸方向(上流側または下流側)へ摺動可能に支持されている。   For this reason, the impeller 16 is supported so that the bearing member 34 can rotate in a floating state by the cylindrical shaft 28 and can slide in the axial direction (upstream side or downstream side) of the cylindrical shaft 28 by the gap S. Has been.

上流側コーン24は、軸支持部材20に当接される中空形状の軸部24aと、軸部24aの外径より大径となるように下流側へ向けて傾斜する円錐形状のコーン部24bと、コーン部24bの端面に埋設され、円筒軸28の上流側端部が当接する軸受部24cとを有する。   The upstream cone 24 includes a hollow shaft portion 24a that is in contact with the shaft support member 20, and a cone-shaped cone portion 24b that is inclined toward the downstream side so as to have a larger diameter than the outer diameter of the shaft portion 24a. And a bearing portion 24c embedded in the end surface of the cone portion 24b and abutted against the upstream end portion of the cylindrical shaft 28.

また、下流側コーン26は、軸支持部材22に当接される中空形状の軸部26aと、軸部26aの外径より大径となるように上流側へ向けて傾斜する円錐形状のコーン部26bと、コーン部26bの端面に埋設され、円筒軸28の下流側端部が当接する軸受部26cと、コーン部26bの端面に下流側の圧力を導入するための圧力導入孔26dとを有する。   The downstream cone 26 includes a hollow shaft portion 26a that is in contact with the shaft support member 22, and a cone-shaped cone portion that is inclined toward the upstream side so as to be larger in diameter than the outer diameter of the shaft portion 26a. 26b, a bearing portion 26c embedded in the end surface of the cone portion 26b and in contact with the downstream end portion of the cylindrical shaft 28, and a pressure introducing hole 26d for introducing downstream pressure to the end surface of the cone portion 26b. .

回転軸18は、上流側コーン24の軸部24a及び下流側コーン26の軸部26aを貫通して軸支持部材20,22に挿通されている。そして、回転軸18の両端は、雄ねじになっており、ナット35a,35bが螺入されて軸支持部材20,22に保持される。   The rotary shaft 18 passes through the shaft portion 24 a of the upstream cone 24 and the shaft portion 26 a of the downstream cone 26 and is inserted into the shaft support members 20 and 22. Both ends of the rotating shaft 18 are male threads, and nuts 35a and 35b are screwed into the shaft support members 20 and 22.

圧力導入孔26dは、コーン部26bを軸方向に貫通しており、羽根車16のハブ30の下流端面30bとコーン部26bとの間に形成された隙間Sに下流側圧力を導入する。これにより、羽根車16は、ハブ30の上下流端面30a,30bに作用する上流側の圧力と下流側の圧力とがバランスしてフローティング状態に保持される。   The pressure introduction hole 26d penetrates the cone part 26b in the axial direction, and introduces the downstream pressure into the gap S formed between the downstream end surface 30b of the hub 30 of the impeller 16 and the cone part 26b. Thereby, the impeller 16 is maintained in a floating state in which the upstream pressure and the downstream pressure acting on the upstream and downstream end faces 30a and 30b of the hub 30 are balanced.

尚、流路14内の圧力分布は、図1(B)に示されるように、上流側コーン24の上流ではP1、羽根車16の羽根32の外周付近ではP2、下流側コーン26の下流ではP3,P4となる(P1>P3(P4)>P2)。また、羽根車16の上流側では、圧力がP1からP2に変化し、羽根車16の下流側では、圧力がP2からP3に変化する。圧力導入孔26dは、圧力P3を羽根車16のハブ30の下流端面30bに向けて導入することでハブ30の上下流端面30a,30bに作用する圧力をバランスさせる。   As shown in FIG. 1B, the pressure distribution in the flow path 14 is P1 upstream of the upstream cone 24, P2 near the outer periphery of the blade 32 of the impeller 16, and downstream of the downstream cone 26. P3 and P4 are satisfied (P1> P3 (P4)> P2). Further, on the upstream side of the impeller 16, the pressure changes from P1 to P2, and on the downstream side of the impeller 16, the pressure changes from P2 to P3. The pressure introduction hole 26d introduces the pressure P3 toward the downstream end surface 30b of the hub 30 of the impeller 16 to balance the pressure acting on the upstream and downstream end surfaces 30a, 30b of the hub 30.

羽根車16の羽根32の外周端部に近接する流路14の壁面内部には、ピックアップ36が取り付けられている。そして、ピックアップ36は、流量演算を行う制御回路38に接続されている。   A pickup 36 is attached to the inside of the wall surface of the flow path 14 adjacent to the outer peripheral end of the blade 32 of the impeller 16. The pickup 36 is connected to a control circuit 38 that performs flow rate calculation.

ピックアップ36は、羽根車16が回転する流路14に向けて磁界を形成するコイルを有しており、磁性材料により形成された羽根車16の羽根32が磁界を横切ることによって磁気回路の磁気抵抗が変化してコイルに誘起電圧を生じさせることで、検出信号を出力する。   The pickup 36 has a coil that forms a magnetic field toward the flow path 14 around which the impeller 16 rotates. When the blade 32 of the impeller 16 formed of a magnetic material crosses the magnetic field, the magnetic resistance of the magnetic circuit. Changes to generate an induced voltage in the coil, thereby outputting a detection signal.

そして、制御回路38では、ピックアップ36から出力された検出信号の波形から得た流量パルスをカウントし、この単位時間当たりのカウント値から瞬時流量及び積算流量を算出する。   The control circuit 38 counts the flow rate pulse obtained from the waveform of the detection signal output from the pickup 36, and calculates the instantaneous flow rate and the integrated flow rate from the count value per unit time.

制御回路38のメモリ39には、ピックアップ36より出力された検出信号から流路14内を流れる被測流体の流量を演算する制御プログラム(流量演算手段)と、ピックアップ36より出力された検出信号の波高値と周波数との対応関係を記憶するデータベース(波高値−周波数記憶手段)と、検出信号の周波数に対応する波高値をデータベースより読み込み、ピックアップ36より出力される検出信号の波高値が当該読み込まれた波高値に対して予め設定された範囲内に入っているか否かを判定する制御プログラム(判定手段)と、波高値が範囲内に入っていないと判定された場合には、異常信号を出力する制御プログラム(出力手段)とが格納されている。   In the memory 39 of the control circuit 38, a control program (flow rate calculating means) for calculating the flow rate of the fluid to be measured flowing in the flow path 14 from the detection signal output from the pickup 36, and the detection signal output from the pickup 36 are stored. A database (crest value-frequency storage means) for storing the correspondence between the crest value and the frequency, and a crest value corresponding to the frequency of the detection signal are read from the database, and the crest value of the detection signal output from the pickup 36 is read. A control program (determination means) that determines whether or not the peak value is within a preset range, and if it is determined that the peak value is not within the range, an abnormal signal is output. A control program (output means) to be output is stored.

ここで、上記のように構成されたタービン式流量計10の流量計測について説明する。図2は羽根車16による流量計測方法を示す図であり、(A)は羽根車16がフローティングされた状態を示す縦断面図であり、(B)は(A)に対応するピックアップ36から出力される検出信号の波形図である。   Here, the flow measurement of the turbine type flow meter 10 configured as described above will be described. FIG. 2 is a view showing a flow rate measuring method by the impeller 16, (A) is a longitudinal sectional view showing a state in which the impeller 16 is floated, and (B) is output from the pickup 36 corresponding to (A). It is a wave form diagram of a detection signal.

メータ本体12の流路14内に流入した被測流体は、上流側コーン24によって羽根車16の羽根32に向けて導かれ、羽根32を回転方向に押圧しながら下流方向へ移動する。そして、被測流体は、羽根車16を通過した後、下流側コーン26に沿って下流側へ流れるが、その一部が圧力導入孔26dを通って羽根車16のハブ30の下流端面30bに向けて移動する。   The fluid to be measured that has flowed into the flow path 14 of the meter body 12 is guided toward the blade 32 of the impeller 16 by the upstream cone 24 and moves in the downstream direction while pressing the blade 32 in the rotation direction. Then, the fluid to be measured flows through the impeller 16 and then flows downstream along the downstream cone 26, but a part of the fluid to be measured passes through the pressure introduction hole 26 d to the downstream end face 30 b of the hub 30 of the impeller 16. Move towards.

これにより、ハブ30の下流端面30bに2次圧力が作用して羽根車16を僅かに上流側へ押し戻す。そのため、羽根車16は、図2(A)に示されるように、上流側コーン24と下流側コーン26との間のほぼ中間位置でフローティング状態に支持される。   As a result, the secondary pressure acts on the downstream end face 30b of the hub 30 to push the impeller 16 back slightly upstream. Therefore, as shown in FIG. 2A, the impeller 16 is supported in a floating state at a substantially intermediate position between the upstream cone 24 and the downstream cone 26.

このようにフローティング状態とされた羽根車16の羽根32は、ピックアップ36の下方に対向するように位置しており、ピックアップ36からの磁界40を横切るようにして回転する。その結果、図2(B)に示されるように、ピックアップ36の検出信号が一定の周期の正弦波となって出力される。また、羽根車16の羽根32は、ピックアップ36に対して最も近接した位置で回転しているため、上記検出信号の波高値V1が規定値以上になる。   The blades 32 of the impeller 16 in a floating state are positioned so as to face the lower side of the pickup 36 and rotate so as to cross the magnetic field 40 from the pickup 36. As a result, as shown in FIG. 2B, the detection signal of the pickup 36 is output as a sine wave having a constant period. Further, since the blade 32 of the impeller 16 rotates at a position closest to the pickup 36, the peak value V1 of the detection signal becomes equal to or greater than a specified value.

図3はピックアップ36より出力される検出信号の波形図である。図3に示されるように、ピックアップ36より出力される検出信号は、小流量を計測する場合、実線で示すように周波数はf1、波高値はV1となる。また、検出信号は、大流量を計測する場合、破線で示すように周波数はf2、波高値はV2となる。これらの計測値の対応関係としては、周波数はf1>f2,波高値はV1>V2となることから、流量が増えるほど周波数及び波高値が増大する傾向にあり、流量が減少するほど周波数及び波高値が減少する傾向にある。   FIG. 3 is a waveform diagram of a detection signal output from the pickup 36. As shown in FIG. 3, when a small flow rate is measured, the detection signal output from the pickup 36 has a frequency f1 and a peak value V1 as shown by a solid line. Further, when a large flow rate is measured, the detection signal has a frequency of f2 and a peak value of V2, as indicated by a broken line. The correspondence relationship between these measured values is that the frequency is f1> f2 and the crest value is V1> V2, so that the frequency and crest value tend to increase as the flow rate increases, and the frequency and crest value increase as the flow rate decreases. High prices tend to decrease.

従って、ピックアップ36の検出信号の周波数と波高値は、夫々流量に比例して変化する。また、制御回路38は、ピックアップコイル36から出力された検出信号から得られた流量パルスをカウントして瞬時流量及び積算流量を演算する。   Therefore, the frequency and peak value of the detection signal of the pickup 36 change in proportion to the flow rate. The control circuit 38 counts the flow rate pulse obtained from the detection signal output from the pickup coil 36 and calculates the instantaneous flow rate and the integrated flow rate.

ここで、ピックアップ36より出力された検出信号の波高値と周波数との対応関係について説明する。図4に示されるように、正規特性を示すグラフAから分かるようにピックアップ36より出力される検出信号は、周波数と電圧(波高値)とが比例関係にあり、周波数が高くなるほどピックアップ36のコイルに誘起される電圧も高くなる傾向にある。このグラフAの正規特性を示すデータは、メモリ39に予め格納されている。   Here, the correspondence between the peak value of the detection signal output from the pickup 36 and the frequency will be described. As shown in FIG. 4, the detection signal output from the pickup 36 has a proportional relationship between frequency and voltage (crest value) as can be seen from the graph A indicating the normal characteristics, and the coil of the pickup 36 increases as the frequency increases. There is also a tendency that the voltage induced by the voltage increases. Data indicating the normal characteristics of the graph A is stored in the memory 39 in advance.

グラフAに示す周波数と電圧(波高値)との関係は、次式のように表せる。
E=a・f・・・(1)
上式において、Eはピックアップ36から出力された検出信号の電圧値(V)、fはピックアップ36から出力された検出信号の周波数、aは流量計の口径によって異なる定数である。
The relationship between the frequency and voltage (peak value) shown in graph A can be expressed as the following equation.
E = a · f (1)
In the above equation, E is the voltage value (V) of the detection signal output from the pickup 36, f is the frequency of the detection signal output from the pickup 36, and a is a constant that varies depending on the aperture of the flow meter.

上記(1)より被測流体が流れていないときのピックアップ36からの検出信号の電圧値は、ゼロVであるが、振動などの影響により羽根車16が軸方向に微小に往復回転運動を起こし、ピックアップ36のコイルに起電力が発生する。その際、羽根車16は、磁性材からなる羽根32がピックアップ36の下方で微小に往復運動を起こしているので、磁界の変化は小さいため、ピックアップ36のコイルに発生する励磁起電力(電圧値)は小さい。しかしながら、羽根車16の往復運動の周期は、小さいので、ピックアップ36から出力される検出信号の周波数は大きい。   According to (1) above, the voltage value of the detection signal from the pickup 36 when the fluid to be measured is not flowing is zero V, but the impeller 16 slightly reciprocates in the axial direction due to the influence of vibration or the like. Electromotive force is generated in the coil of the pickup 36. At that time, since the blade 32 made of a magnetic material slightly reciprocates below the pickup 36 in the impeller 16, since the change in the magnetic field is small, the excitation electromotive force (voltage value) generated in the coil of the pickup 36 is small. ) Is small. However, since the cycle of the reciprocating motion of the impeller 16 is small, the frequency of the detection signal output from the pickup 36 is large.

このときの状態をグラフAと比較して示すものを図5に示す。図5に示されるように、正規信号によるグラフAに対する検出信号から得られた波高値(電圧)と周波数との位置が何処になるかによって異常の有無を判定することが可能になる。   FIG. 5 shows the state at this time in comparison with the graph A. FIG. As shown in FIG. 5, it is possible to determine whether there is an abnormality depending on where the peak value (voltage) obtained from the detection signal for the graph A based on the normal signal and the frequency are located.

さらに、制御回路38では、図5に示されるように、グラフAに対して所定の範囲を決める境界線B(一点鎖線で示す)を設定する。この境界線Bは、予め入力される許容範囲のパラメータによって規定される領域を区切るための仮想線である。そして、ピックアップ36より出力される波高値−周波数の位置が境界線Bの範囲内に入っている場合は、グラフAの近傍に分布しているので、正常と判定し、ピックアップ36より出力される波高値−周波数の位置が境界線Bの範囲の外側に位置する場合は、グラフAからかなり離れているので、異常と判定する。   Further, as shown in FIG. 5, the control circuit 38 sets a boundary line B (indicated by a one-dot chain line) that determines a predetermined range for the graph A. This boundary line B is an imaginary line for dividing an area defined by an allowable range parameter input in advance. When the position of the peak value-frequency output from the pickup 36 falls within the boundary line B, it is distributed in the vicinity of the graph A, so that it is determined to be normal and is output from the pickup 36. When the peak value-frequency position is located outside the range of the boundary line B, it is determined to be abnormal because it is far from the graph A.

次に制御回路38が実行する流量計測制御処理1について図6に示すフローチャートを参照して説明する。制御回路38は、図6のS11でピックアップ36のコイルより出力された検出信号(流量計測信号)の周期から周波数を計測し、記憶する。続いて、S12では、ピックアップ36のコイルより出力された検出信号の電圧(波高値)を計測し、記憶する。   Next, the flow rate measurement control process 1 executed by the control circuit 38 will be described with reference to the flowchart shown in FIG. The control circuit 38 measures and stores the frequency from the period of the detection signal (flow rate measurement signal) output from the coil of the pickup 36 in S11 of FIG. Subsequently, in S12, the voltage (crest value) of the detection signal output from the coil of the pickup 36 is measured and stored.

次のS13では、メモリ39に記憶された波高値−周波数の対応関係を規定するグラフAのデータを読み出し、S11,S12で計測された周波数、電圧をグラフAと比較する(判定手段)。   In next S13, the data of the graph A that defines the correlation between the peak value and the frequency stored in the memory 39 is read, and the frequency and voltage measured in S11 and S12 are compared with the graph A (determination means).

次のS14では、S11,S12で計測された周波数に対する電圧(波高値)がグラフAに対する許容範囲(境界線Bによって規定される範囲)内に入っているか否かを判定しており、計測された周波数、電圧が許容範囲に入っている場合は、S15に進み、今回検出された信号を正規信号と判断して流量パルスを生成して流量演算処理(流量パルスの積算処理)を行なう。   In the next S14, it is determined whether or not the voltage (crest value) with respect to the frequency measured in S11 and S12 is within the allowable range for the graph A (the range defined by the boundary line B). If the measured frequency and voltage are within the allowable range, the process proceeds to S15, where the currently detected signal is determined as a normal signal, a flow rate pulse is generated, and a flow rate calculation process (flow rate pulse integration process) is performed.

また、S14において、計測された周波数、電圧が許容範囲の外側に位置している場合は、S16に進み、今回検出された信号を異常信号と判断して流量演算処理を行なわず、流量積算値に加算する流量パルス数をゼロとする(出力手段)。上記S11〜S16の処理は、検出信号の各周期毎に繰り返し実行される。   In S14, if the measured frequency and voltage are located outside the allowable range, the process proceeds to S16, where the currently detected signal is determined to be an abnormal signal, and the flow rate calculation process is not performed. Is set to zero (output means). The processes of S11 to S16 are repeatedly executed for each period of the detection signal.

従って、正弦波としてピックアップ36より出力される検出信号(流量計測信号)の最小値と次の最小値との間隔(周期)から求まる周波数と、検出信号(流量計測信号)の最小値と最大値との差から得られる波高値(電圧)との対応関係を上記グラフAと比較し、グラフAの許容範囲内に入っているか否かを判定することで、当該信号が正規信号か、あるいは異常信号かを判断することが可能になる。   Therefore, the frequency obtained from the interval (cycle) between the minimum value of the detection signal (flow rate measurement signal) output from the pickup 36 as a sine wave and the next minimum value, and the minimum value and maximum value of the detection signal (flow rate measurement signal). By comparing the correspondence relationship with the peak value (voltage) obtained from the difference with the graph A and determining whether or not the signal is within the allowable range of the graph A, the signal is a normal signal or abnormal. It is possible to determine whether the signal.

すなわち、ピックアップ36のコイルより出力された検出信号に対して閾値を設定せずに流量計測が行えるので、周波数及び波高値(電圧)が小さくなる小流量域を計測する場合でも、検出信号に重畳されたノイズの影響を受けることなく異常の有無を判定することが可能となる。これにより、小流量域から高流量域まで広範囲な流量計測を安定して行なうことが可能になり、より正確な流量計測が行える。   In other words, since the flow rate can be measured without setting a threshold value for the detection signal output from the coil of the pickup 36, even when measuring a small flow rate region where the frequency and peak value (voltage) are small, it is superimposed on the detection signal. It is possible to determine the presence or absence of abnormality without being affected by the generated noise. Thereby, it becomes possible to stably perform a wide range of flow rate measurement from a small flow rate range to a high flow rate range, and more accurate flow rate measurement can be performed.

ここで、ピックアップ36の変形例について説明する。図7はピックアップ36の変形例を示す図である。   Here, a modified example of the pickup 36 will be described. FIG. 7 is a view showing a modification of the pickup 36.

図7に示されるように、ピックアップ36は、コア(鉄心)36aにコイル36bを巻回したものであり、コア36aとその上部に配置されたマグネット36cが磁気回路を構成している。そして、コア36a及びマグネット36cを通る磁界40が羽根車16の羽根32が回転する流路14まで延びている。   As shown in FIG. 7, the pickup 36 is obtained by winding a coil 36b around a core (iron core) 36a, and the core 36a and a magnet 36c disposed on the core 36a constitute a magnetic circuit. The magnetic field 40 passing through the core 36a and the magnet 36c extends to the flow path 14 where the blade 32 of the impeller 16 rotates.

羽根車16の羽根32は、磁性材により形成されており、ハブ30の外周に複数枚(本実施例では8枚)が等間隔で放射状に突出している。そして、被測流体が流路14を流れると、被測流体の流量(流速)に応じた回転力が羽根32に作用して羽根車16が回転する。そのため、羽根車16の8枚の羽根32は、回転数に応じた周期でピックアップコイル36からの磁界40を横切ることになる。   The blades 32 of the impeller 16 are formed of a magnetic material, and a plurality of (eight in the present embodiment) radially protrude from the outer periphery of the hub 30 at equal intervals. When the fluid to be measured flows through the flow path 14, a rotational force according to the flow rate (flow velocity) of the fluid to be measured acts on the blade 32, and the impeller 16 rotates. Therefore, the eight blades 32 of the impeller 16 cross the magnetic field 40 from the pickup coil 36 at a cycle according to the rotation speed.

これにより、ピックアップ36のコイル36bには、誘導電圧が発生し、羽根車16の回転数に応じた周波数の検出信号が制御回路38へ出力される。ピックアップ36は、マグネット36cからの磁界40がコア36aを通って流路14内に形成されるため、流路14内における磁界強度が高まり、その分羽根車16の回転に伴う磁界変化に応じた電圧が増大してコイル36bによって検出される検出信号の波高値が増大する。   As a result, an induced voltage is generated in the coil 36 b of the pickup 36, and a detection signal having a frequency corresponding to the rotational speed of the impeller 16 is output to the control circuit 38. In the pickup 36, the magnetic field 40 from the magnet 36 c is formed in the flow path 14 through the core 36 a, so that the magnetic field strength in the flow path 14 is increased and the magnetic field change accompanying the rotation of the impeller 16 is correspondingly increased. The voltage increases and the peak value of the detection signal detected by the coil 36b increases.

図8はピックアップ36から出力された検出信号にノイズが重畳された状態の波形を示す図である。図8のグラフCに示されるように、検出信号は正弦波形であるが、この正弦波形より振幅の小さいノイズが重畳されると、正弦波形の周期や波高値を正確に判別することが難しい。グラフCにおいて、ノイズを含んだ状態で最小電圧値Vmin1,最大電圧値Vmax,最小電圧値Vmin2の順に検出されるものとする。   FIG. 8 is a diagram illustrating a waveform in a state where noise is superimposed on the detection signal output from the pickup 36. As shown in graph C of FIG. 8, the detection signal has a sine waveform. However, when noise having a smaller amplitude than this sine waveform is superimposed, it is difficult to accurately determine the period and peak value of the sine waveform. In the graph C, it is assumed that the minimum voltage value Vmin1, the maximum voltage value Vmax, and the minimum voltage value Vmin2 are detected in the order including noise.

実施例2のメモリ39には、ピックアップ36より出力される検出信号の電圧値を検出する制御プログラム(電圧検出手段)と、検出された電圧値から最小電圧値と最大電圧値の検出周期を演算する制御プログラム(周期演算手段)とが格納されている。制御回路38は、メモリ39の制御プログラムを読み込み、図9に示すような演算処理を行なうことで、ノイズの影響を受けないで正確な流量計測を行なうことができる。   In the memory 39 of the second embodiment, a control program (voltage detection means) for detecting the voltage value of the detection signal output from the pickup 36, and the detection cycle of the minimum voltage value and the maximum voltage value are calculated from the detected voltage value. And a control program (period calculation means) to be stored. The control circuit 38 reads the control program in the memory 39 and performs an arithmetic process as shown in FIG. 9, so that accurate flow measurement can be performed without being affected by noise.

ここで、実施例2の制御回路38が実行する流量計測制御処理2について説明する。制御回路38は図9に示すS21で、ピックアップ36のコイル36bから出力された検出信号の最小電圧値Vmin1を計測する。この最小電圧値Vmin1は、直前に検出された電圧値をメモリ39に記憶し、この電圧値と比較して今回検出された電圧値が小さい場合に最小電圧値を更新し、直前に検出された電圧値と比較して今回検出された電圧値が大きい場合に、直前に検出された電圧値を最小電圧値Vmin1とすることで記憶される。   Here, the flow rate measurement control process 2 executed by the control circuit 38 of the second embodiment will be described. The control circuit 38 measures the minimum voltage value Vmin1 of the detection signal output from the coil 36b of the pickup 36 in S21 shown in FIG. As this minimum voltage value Vmin1, the voltage value detected immediately before is stored in the memory 39, and when the voltage value detected this time is smaller than this voltage value, the minimum voltage value is updated and detected immediately before. When the voltage value detected this time is larger than the voltage value, the voltage value detected immediately before is stored as the minimum voltage value Vmin1.

続いて、S22に進み、ピックアップ36のコイル36bから出力された検出信号の最大電圧値Vmaxを計測し、記憶する。この最大電圧値Vmaxは、直前に検出された電圧値をメモリ39に記憶し、この電圧値と比較して今回検出された電圧値が大きい場合に最大電圧値を更新し、直前に検出された電圧値と比較して今回検出された電圧値が小さい場合に、直前に検出された電圧値を最大電圧値Vmaxとすることで記憶される。   Subsequently, in S22, the maximum voltage value Vmax of the detection signal output from the coil 36b of the pickup 36 is measured and stored. As this maximum voltage value Vmax, the voltage value detected immediately before is stored in the memory 39, and when the voltage value detected this time is larger than this voltage value, the maximum voltage value is updated and detected immediately before. When the voltage value detected this time is smaller than the voltage value, the voltage value detected immediately before is stored as the maximum voltage value Vmax.

さらに、S23では、最大電圧値Vmaxの次にピックアップ36のコイル36bから出力された検出信号の最小電圧値Vmin2を計測し、記憶する。この最小電圧値Vmin2を計測する場合も上記最小電圧値Vmin1を計測する場合と同様に行なう。   Further, in S23, the minimum voltage value Vmin2 of the detection signal output from the coil 36b of the pickup 36 next to the maximum voltage value Vmax is measured and stored. The minimum voltage value Vmin2 is measured in the same manner as the minimum voltage value Vmin1 is measured.

次のS24では、1回目の最小電圧値Vmin1と2回目の最小電圧値Vmin2の時間間隔(位相差)から周期Tを計測し(周期演算手段)、基本波形の周波数を算出する。   In the next S24, the period T is measured from the time interval (phase difference) between the first minimum voltage value Vmin1 and the second minimum voltage value Vmin2, and the frequency of the basic waveform is calculated.

続いて、S25に進み、検出信号に含まれるノイズ成分の時間間隔Tnよりノイズ成分の周波数1/Tnを算出する(ノイズ成分周波数演算手段)In S25, the noise component frequency 1 / Tn is calculated from the time interval Tn of the noise component included in the detection signal (noise component frequency calculating means) .

S26では、ノイズ成分の周波数1/Tnが基本波形の周波数1/Tに対する異常判断値より大きいか否かをチェックする。S26において、ノイズ成分の周波数1/Tnが基本波形の周波数1/Tに対する異常判断値より小さい場合は、S27に進み、正規波形と判定して波形の補正をせずに流量パルスを生成する。 In S26, it is checked whether the frequency 1 / Tn of the noise component is larger than the abnormality determination value for the frequency 1 / T of the basic waveform. In S26, when the frequency 1 / Tn of the noise component is smaller than the abnormality determination value for the frequency 1 / T of the basic waveform, the process proceeds to S27, where the normal waveform is determined and the flow rate pulse is generated without correcting the waveform.

また、S26において、ノイズ成分の周波数1/Tnが基本波形の周波数1/Tに対する異常判断値より大きい場合は、S28に進み、計測波形を基本波形の周波数1/Tと計測波形の波高値より求めた正弦波形に補正する(補正手段)。

If the frequency 1 / Tn of the noise component is larger than the abnormality determination value for the frequency 1 / T of the basic waveform in S26, the process proceeds to S28, and the measurement waveform is determined from the frequency 1 / T of the basic waveform and the peak value of the measurement waveform. Correction is made to the obtained sine waveform ( correction means).

このように、ピックアップ36から出力された検出信号にノイズが重畳されている場合でも1回目の最小電圧値Vmin1と2回目の最小電圧値Vmin2の時間間隔(位相差)から周期Tを計測し、基本波形の周波数を算出することにより擬似的に異常の有無を判定することが可能になる。そのため、正規信号による周波数(または周期)に対してノイズを含む擬似的な正弦波の周波数(または周期)を比較することにより、異常の有無を判定することが可能になり、ノイズの影響を受けることなく小流量から大流量まで計測することが可能になる。   Thus, even when noise is superimposed on the detection signal output from the pickup 36, the period T is measured from the time interval (phase difference) between the first minimum voltage value Vmin1 and the second minimum voltage value Vmin2, By calculating the frequency of the basic waveform, it is possible to determine whether there is an abnormality in a pseudo manner. Therefore, by comparing the frequency (or period) of the pseudo sine wave containing noise with the frequency (or period) of the regular signal, it becomes possible to determine the presence or absence of abnormality and is affected by noise. It is possible to measure from a small flow rate to a large flow rate without any problems.

また、上記実施例2の変形例について説明する。上記実施例では、流量計測によって検出された検出信号の電圧値と正規信号の電圧値とを比較して異常の有無を判定したが、この変形例として、正規信号の周波数―電圧値特性より求めた電圧値に対する正規周波数と計測された周波数との比較によって異常の有無を判定することも可能である。   A modification of the second embodiment will be described. In the above embodiment, the voltage value of the detection signal detected by the flow rate measurement is compared with the voltage value of the normal signal to determine the presence or absence of abnormality. As a modified example, it is obtained from the frequency-voltage value characteristics of the normal signal. It is also possible to determine the presence or absence of abnormality by comparing the normal frequency with the measured voltage value and the measured frequency.

尚、上記実施例では、タービン式流量計を例に挙げて説明したが、本発明はピックアップを用いてロータの回転を検出し、その検出信号から流量パルスを生成する計測方式を用いたものであれば良いので、タービン式流量計以外の流量計にも適用することができるのは勿論である。   In the above embodiment, a turbine type flow meter has been described as an example. However, the present invention uses a measurement system that detects the rotation of the rotor using a pickup and generates a flow rate pulse from the detection signal. Needless to say, the present invention can be applied to a flow meter other than a turbine type flow meter.

本発明になるタービン式流量計の一実施例を示す図であり、(A)はタービン式流量計の縦断面図、(B)は流路内の圧力分布図である。It is a figure which shows one Example of the turbine type flow meter which becomes this invention, (A) is a longitudinal cross-sectional view of a turbine type flow meter, (B) is a pressure distribution figure in a flow path. 羽根車16による流量計測方法を示す図であり、(A)は羽根車16がフローティングされた状態を示す縦断面図であり、(B)は(A)に対応するピックアップ36から出力される検出信号の波形図である。It is a figure which shows the flow volume measuring method by the impeller 16, (A) is a longitudinal cross-sectional view which shows the state by which the impeller 16 was floated, (B) is the detection output from the pick-up 36 corresponding to (A). It is a wave form diagram of a signal. ピックアップ36より出力される検出信号の波形図である。4 is a waveform diagram of a detection signal output from a pickup 36. FIG. ピックアップ36より出力される検出信号の波形図である。4 is a waveform diagram of a detection signal output from a pickup 36. FIG. 正規特性を示すグラフAに対する許容範囲を示す図である。It is a figure which shows the tolerance | permissible_range with respect to the graph A which shows a normal characteristic. 制御回路38が実行する流量計測制御処理1を説明するためのフローチャートである。3 is a flowchart for explaining flow rate measurement control processing 1 executed by a control circuit 38; ピックアップ36の変形例を示す図である。It is a figure which shows the modification of the pick-up. ピックアップ36から出力された検出信号にノイズが重畳された状態の波形を示す図である。It is a figure which shows the waveform of the state on which the noise was superimposed on the detection signal output from the pickup. 制御回路38が実行する流量計測制御処理2を説明するためのフローチャートである。4 is a flowchart for explaining a flow rate measurement control process 2 executed by a control circuit 38;

符号の説明Explanation of symbols

10 タービン式流量計
12 メータ本体
14 流路
16 羽根車
18 回転軸
24 上流側コーン
26 下流側コーン
30 ハブ
32 羽根
36 ピックアップ
38 制御回路
39 メモリ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Turbine type flow meter 12 Meter main body 14 Flow path 16 Impeller 18 Rotating shaft 24 Upstream side cone 26 Downstream side cone 30 Hub 32 Blade 36 Pickup 38 Control circuit 39 Memory

Claims (1)

流路内を流れる被測流体の流量に応じて回転し磁性材により形成されたロータと、
前記ロータが回転する領域に磁界を形成すると共に、前記ロータの回転に伴う磁気変化を検出し、検出信号を出力するピックアップと、
前記ピックアップより出力された検出信号から前記流路内を流れる被測流体の流量を演算する流量演算手段とを備えてなる流量計において、
前記ピックアップより出力される検出信号の電圧値を検出する電圧検出手段と、
前記電圧検出手段により検出された電圧値に基づいて得られた前記検出信号の最小電圧値または最大電圧値から基本波形の周期を演算する周期演算手段と、
前記電圧検出手段により検出された電圧値に基づいて得られたノイズ成分の周波数を算出するノイズ成分周波数演算手段と、
前記ノイズ成分の周波数が所定の異常判断値より大きい場合には前記検出信号の計測波形を前記基本波形の周波数と当該計測波形の波高値より求めた正弦波形に補正する補正手段と、
を備え、
前記流量演算手段は、前記ノイズ成分周波数演算手段により算出された前記ノイズ成分の周波数が所定の異常判断値以下の場合には前記検出信号に基づき前記流路内を流れる被測流体の流量を計測することを特徴とする流量計。
A rotor formed of a magnetic material that rotates according to the flow rate of the fluid to be measured flowing in the flow path;
A pickup that forms a magnetic field in a region where the rotor rotates, detects a magnetic change accompanying the rotation of the rotor, and outputs a detection signal;
In a flowmeter comprising flow rate calculation means for calculating the flow rate of the fluid to be measured flowing in the flow path from the detection signal output from the pickup,
Voltage detection means for detecting a voltage value of a detection signal output from the pickup;
Period calculating means for calculating the period of the basic waveform from the minimum voltage value or the maximum voltage value of the detection signal obtained based on the voltage value detected by the voltage detecting means;
Noise component frequency calculation means for calculating the frequency of the noise component obtained based on the voltage value detected by the voltage detection means;
When the frequency of the noise component is larger than a predetermined abnormality judgment value, a correction means for correcting the measurement waveform of the detection signal to a sine waveform obtained from the frequency of the basic waveform and the peak value of the measurement waveform;
With
The flow rate calculation means measures the flow rate of the fluid to be measured flowing in the flow path based on the detection signal when the frequency of the noise component calculated by the noise component frequency calculation means is equal to or less than a predetermined abnormality determination value. flowmeter and said Rukoto to be measured.
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